Integration of a membrane bioreactor to nanofiltration/reverse osmosis for treatment of emerging pharmaceuticals in domestic wastewater
Mikrokirletici içeren evsel nitelikli atıksuların membran biyoreaktöre nanofiltrasyon/ters ozmos entegre edilmesi ile arıtılması
- Tez No: 687898
- Danışmanlar: PROF. DR. Özer ÇİNAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Membrane Bioreactor, Pharmaceuticals, By-products, Solid Retention Time, Solid Phase Extraction
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Konvansiyonel biyolojik arıtma tesisleri, temel kirleticileri giderebilse de, inatçı kirleticilerin giderilmesinde etkisiz oldukları tespit edilmiştir. Membran biyoreaktörler, geleneksel biyolojik arıtma proseslerine kıyasla daha iyi atık su kalitesi ve düşük çamur üretimi gibi avantajlara sahip olması sebebiyle gelecek vaat eden bir teknoloji olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada, farklı solid retention time (SRT – Katı bekletme süresi) altında membran biyoreaktörler ile farmasötik bileşiklerin giderimi araştırılmıştır. SRT'nin farmasötiklerin bozundurulması üzerindeki etkisi 20, 30 ve 40 günlük SRT kullanılarak her biri için 96 gün boyunca izlenmiştir. SRT'nin 40 gün olduğu çalışmanın, farmasötiklerin bozundurulması açısından optimum performansa sahip olduğu bulunmuştur. Seçilen her bir SRT için gözlemlenen kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderim verimleri, kararlı durum koşullarında %96'dan daha yüksekti. En yüksek bozundurma verimi parasetamol için gözlendi ve en yüksek bozundurma veriminden en düşüğe doğru Parasetamol, Ranitidin, Atenolol, Bezafibrat, Diklofenak, Karbamazepin olarak sıralanabilir. Farmasötiklerin biyolojik olarak parçalanabilirliğini anlamak için phylum düzeyindeki mikrobiyal topluluk da analiz edildi. Farmasötiklerle 96 gün sonra proteobakteri phylumun %46.8'den %60.0'a yükseldiği fark edildi. Parasetamol, karbamazepin ve atenolol'ü metabolize edebilen Actinobacteria sınıfı da ilaç eklendikten sonra %9.1'den %17.9'a yükseldiği gözlenmiştir. Atık su numunelerinde diklofenak, bezafibrat ve karbamazepine ait yan ürünler tespit edilmiştir. Transmembran basıncı TMP, tüm çalışma periyodu boyunca izlendi ve 20 günlük SRT fazı boyunca, hem 0.2 µm hem de 0.45 µm membranlar için kirlenmenin, 30 ve 40 günlük SRT fazlarında meydana gelen kirlenmeden çok daha sık ve daha hızlı meydana geldiği gözlemlendi. Bunun nedeni, SRT düşürülürken SMP ve EPS değerlerinin artması olabilir. NF270, NF90 ve RO membranlarına MBR tedavisinin kombinasyonu, dört farmasötik maddenin (parasetamol, ranitidin, atenolol ve bezafibrat) tespit sınırlarının altına düşmesiyle sonuçlandı. Ek olarak, BW30 RO membranı MBR prosesi ile birleştiğinde, diklofenak ve karbamazepin için bozundurma veriminin, sırasıyla yaklaşık %86 ve %82 olduğu ve, diğer membran kombinasyonlarından daha yüksek olduğunu belirtmekte fayda vardır. Anahtar Kelimeleri: Membran Biyoreaktör, Ilaçlar, yan ürünler, Katı Tutma Süresi, Katı Faz Ekstraksiyonu
Özet (Çeviri)
Though conventional biological treatment plants can remove the basic pollutants, they are found to be ineffective in removing recalcitrant pollutants. Membrane bioreactors are considered a promising technology by having advantages such as higher effluent quality and producing low sludge in comparison to conventional biological treatment processes. In this study, the elimination of pharmaceutical compounds was investigated by membrane bioreactors under different solid retention time (SRT). The effect of SRT on the elimination of emerging pharmaceuticals was observed for 20, 30, and 40-day SRT and monitored for 96 days for each and, it was found that the 40-day SRT had the optimum performance in terms of the pharmaceuticals' elimination. Chemical oxygen demand (COD) removal efficiencies for each selected SRT were higher than 96% at steady-state conditions. The highest degradation efficiencies were observed for paracetamol, and when it is sorted from the most removed compound towards the lowest, it can be listed as Paracetamol, Ranitidine, Atenolol, Bezafibrate, Diclofenac, Carbamazepine. The microbial community at the phylum level was also analyzed to understand the biodegradability of pharmaceuticals. It was noticed that the proteobacteria phylum increased from 46.8% to 60.0% after 96 days after adding the pharmaceuticals. Actinobacteria class which can metabolize paracetamol, carbamazepine, and atenolol was also increased from 9.1% to 17.9% after adding pharmaceuticals. The by-products of diclofenac, bezafibrate, and carbamazepine were observed in the effluent samples. The transmembrane pressure TMP was monitored during the whole work period and it was observed that during the 20 day SRT phase, the fouling occurred much more often and faster for both 0.2 µm and 0.45 µm membranes than the fouling occurred during the 30 and 40 day SRT phases. This might be due to the increase in the values of SMP and EPS when decreasing the SRT. The combination of MBR treatment to the NF270, NF90 and RO membranes resulted in the removal of four pharmaceuticals (paracetamol, ranitidine, atenolol, and bezafibrate) to below detection limits. In addition, it's worth noting that when the BW30 was used in conjunction with the MBR treatment, the removal efficiency for diclofenac and carbamazepine was higher than other membrane combinations recording about 86% and 82% respectively.
Benzer Tezler
- Integration of MBR treatment system with NF/RO processes for wastewater reclamation and reuse - pilot tests at ITOB industrial zone
Atık suların arıtımı ve yeniden kullanımı için MBR arıtma sisteminin RO ve NF prosesleri ile entegre edilmesi – ITOB Organize Sanayi Bölgesi'nde pilot test çalışmaları
MERVE GÜNDOĞDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NALAN KABAY
- Membran biyoreaktörlerde (MBR) tıkanmaların önlenmesi için yetersayı etkisinin azaltılması (Quorum quenching) mekanizmasının kullanılması
Using Quorum quenching mechanism to prevent fouling in membran bioreactors
MELTEM AĞTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Techno-economic feasibility study on integrated membrane processes for wastewater reclamation/reuse at ITOB industrial zone
ITOB-organize sanayi bölgesi atıksu arıtma tesisinde kurulu entegre membran arıtma sistemi üzerinde tekno-ekonomik fizibilite çalışması
ELMUNTASER ELTAYEB
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NALAN KABAY
PROF. DR. MİTHAT YÜKSEL
- Treatment of sewage sludge by anaerobic membrane bioreactor technology
Evsel atıksu arıtma tesisi çamurlarının anaerobik membran biyoreaktör teknolojisi ile arıtılması
MUHAMMED FURKAN ARAS
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALE ÖZGÜN ERŞAHİN
- Evaluation of biofilm performance of different structures with integrated fixed activated sludge and membrane bioreactor
Entegre sabit filmli aktif çamur sistemi ve membran biyoreaktör ile farklı yapıdaki biyofilm performanslarının değerlendirilmesi
ÖZGÜN YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TÜRKER TÜRKEN